基于单片机的智能寻迹小车的设计基于单片机的智能寻迹小车的设计小车沿线自动行驶1.智能智能寻迹小迹小车的研究意的研究意义2.系系统模模块组成成结构构 3.系系统硬件硬件设计 4.系系统软件件设计 5 实验测试1.智能智能寻迹小迹小车的研究意的研究意义 大家在新闻中都看到过登月小车或者听说过无人驾驶车吧 在在那那些些人人类很很难适适应、或或无无法法进入入的的工工作作环境中，我境中，我们可以看到它可以看到它们的身影。的身影。 智智能能车以以及及在在智智能能车辆基基础上上开开发出出来来的的产品品已已成成为航航天天、医医疗、工工业控控制、物流等各个制、物流等各个领域的关域的关键设备世世界界上上许多多国国家家都都在在积极极进行行智智能能车的的研究和开研究和开发设计。整个系统包括单片机控制整个系统包括单片机控制模块、驱动模块、液晶显模块、驱动模块、液晶显示模块、键盘、红外采集示模块、键盘、红外采集模块和小车车体组成。模块和小车车体组成。2 系统结构示意图系统结构示意图 将将单片机控制模片机控制模块、驱动模模块、键盘、液晶液晶显示模示模块固定在小固定在小车上部，上部，红外外发射接收射接收对管安装在小管安装在小车前部的底部，离地面前部的底部，离地面约1厘米。厘米。 采用左右两轮分别驱动，万向轮转向的方案。 即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体前部装一个万向轮。小车怎么转弯呢？怎么直行？ 当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。 在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。2.1 系系统实物物图 图图1 系统安装图照片系统安装图照片图图2 数据采集部分安装图数据采集部分安装图白色地板上约白色地板上约5cm宽的黑色轨迹跑道宽的黑色轨迹跑道 两平行跑道间距为两平行跑道间距为80cm，半圆半径为，半圆半径为40cm图图3 系统测试场地系统测试场地2.1 系系统实物物图2 图图1 系统安装图照片系统安装图照片光电传感器电路模块跑车跑道2.3 系系统工作原理工作原理黑色和白色路面黑色和白色路面对光的反射程度不同，光的反射程度不同，白色反射程度白色反射程度强，而黑色反射程度弱。，而黑色反射程度弱。恍然大悟了吗？利用利用红外采集模外采集模块中的中的红外外发射接收射接收对管管检测路面上的路面上的轨迹迹将将轨迹信息送到迹信息送到单片机片机单片机采用模糊推理求出片机采用模糊推理求出转向的角度和向的角度和行走速度，然后去控制行走部分行走速度，然后去控制行走部分最最终完成智能小完成智能小车可以按照路面上的可以按照路面上的轨迹运行。迹运行。 3 、系、系统硬件硬件设计 1.单片机系统电路单片机系统电路 2.寻迹电路寻迹电路3.小车驱动小车驱动 4.键盘电路键盘电路 5.液晶显示液晶显示 3.1 单片机系片机系统电路路 单片机系统电路单片机系统电路电源电路L298电机控制驱动：小车光电采样电路3.2 寻迹迹电路原理路原理a.采样电路原理框图采样电路原理框图提示红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管8931214U1CLM33910KR21560R1310KR141KR154.7KR17VCCVCCR18200输出端输出端红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管无遮挡物接收管导通AA点为高电平输出端为低电平有遮挡物接收管截止A点为低电平输出端为高电平问题1、为什么要加比较器？问题2、为什么里用滑动变阻器？流水线运行方向流水线运行方向 3.3 小小车驱动针对不同的不同的电机采取不同的机采取不同的驱动方法方法我我们这里里讲两种两种1.减速减速电机机 2.伺服伺服电机机1.减速电机控制方法采用PWM（Pulse Width Modulation脉冲宽度调制）驱动方法占空比越大，电机的速度越快电机驱动芯片可以采用L298N，18200MC33886等1.当高当高电平等于平等于1.5ms时，两小两小车车轮处于停止；于停止；2.当高当高电平大于平大于1.5ms时，车轮会逆会逆时针旋旋转3.当高当高电平小于平小于1.5ms时，车轮会会顺时针旋旋转2.舵机舵机/伺服伺服电机控制方法机控制方法利用伺服利用伺服电机控制，小机控制，小车需要零校准需要零校准步步骤：（1）由）由单片机定片机定时器程序在器程序在P1.4、P1.5引引脚脚产生生1.5ms高高电平平20ms低低电平的脉冲信号平的脉冲信号（2）用螺）用螺丝刀刀调节伺服伺服电机内机内马达上的达上的电位器，使伺服位器，使伺服电机保持静止，即完成相机保持静止，即完成相应调零零过程。程。 4 软件设计 4.1 软件流程件流程图4.2 寻迹流程迹流程图P2.图图10 采集电路图采集电路图P2.P2.P2.P2.P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小车状态小车状态控制方法控制方法01110轨迹居中轨迹居中前进前进11100小车小车偏右偏右左转左转110001000000111小车小车偏左偏左右转右转000110000100000没在轨迹没在轨迹上上后退后退P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小车状态小车状态控制方法控制方法01110轨迹居中轨迹居中前进前进11100小车小车小偏右小偏右小左小左11000小车小车中偏右中偏右中左中左10000小车小车大偏右大偏右大左大左00111小车小车小偏左小偏左小右小右00011小车小车中偏左中偏左中右中右00001小车小车大偏左大偏左大右大右00000没在轨迹没在轨迹上上后退后退表表1 小车控制表格小车控制表格小小车控制采用模糊控制算法控制采用模糊控制算法P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小车状态小车状态控制方控制方法法01110轨迹居中轨迹居中前进前进001001111100111小车小偏左小车小偏左小右小右0011000010小车中偏左小车中偏左中右中右0001100001小车大偏左小车大偏左大右大右11100小车小偏右小车小偏右小左小左0110011000小车中偏右小车中偏右中左中左0100010000小车大偏右小车大偏右大左大左00000没在轨迹上没在轨迹上后退后退5 实验测试 将小将小车系系统放在放在预定白色地板上，白色地板上有定白色地板上，白色地板上有5cm宽黑色黑色轨迹，两平行跑道迹，两平行跑道间距距为80cm，半，半圆半径半径为40cm，根据小，根据小车下方的下方的5个光个光电发射接收射接收对管关于黑管关于黑线和白色地板反和白色地板反应不同，不同，观察小察小车是否可是否可以自己完成以自己完成寻迹。迹。 1）若小）若小车偏左的偏左的时候，候，车轮将向右偏将向右偏转；若；若小小车偏右，偏右，车轮将向左偏将向左偏转；若没有偏移，小；若没有偏移，小车将将继续向前；若小向前；若小车完全偏离黑色完全偏离黑色轨迹，小迹，小车后退以后退以寻找黑色找黑色轨迹。迹。2）液晶）液晶显示器将示器将显示示车轮所在位置的数据。所在位置的数据。观察小察小车运运动，证明小明小车可以在可以在轨道上完成行道上完成行驶，不会偏离，不会偏离轨道。以上道。以上现象，象，证明明调试成功。成功。